全 文 ：第 6 卷 第 4 期
1 9 9 3 年 8 月
林 业 科 学研 究 v o l . 6 N . o 、
FO R E S T R E S E A R C H A u g
。 ,
1 9 9 3
杨树树干液流时空动态研究 ‘
刘奉觉 E d w ar ds W . R . N . 郑世楷
巨关升 王广举 卢永农
幼, 用热脉冲技术侧定了 2 年生与6 年生 I 一69 杨树千液流时空动态的变化与燕腾耗水 量 ,
结果表明 : 杨树千部液流仅发生在边材部位 , 同一年轮上各处的流速相近 , 径向不同位点夜间 流
速相近 , 趋于零 , 而 白天变异较大 , 一般外层流速高于内层 , 由外向内流速逐渐减低 , 各处 流速
都随白天气象因子的变化而波动 , 整体变化呈现宽峰状曲线。 凌晨与傍晚时流速分布出现暂时 异
常。 树干断面流量与日燕腾耗水盈 , 2 年生树分别为3 ~ 6 L / h与 13 . 6 ~ 2 2 . 8 L , 6 年生树为 20 ~
3 5 L / h 与8 9 . 2 ~ 1 52 . 6 L 。
关. 问 热脉冲技术、 树干液流 、 美洲黑杨
蒸腾耗水量是树木的生理水分与环境水分的重要参数 。 由于树体高大 , 变异复杂 , 冠部
直接测定非常不便 。 以前对树冠蒸腾的时空变异 , 提出了蒸腾耗水量的估算公式[ ’J, 并且研
究了水分与生长的关系【” ’J, 但推算的方法受取样与环境的影响 , 误差不易控 制 。 E d w a r ds
在 H ube r 、 Mar shal l、 S w a n 3 o n 等人工作的基础上 , 提出了用热脉冲技术测算树干液流的
理论与技术 , 并且研制出与之配套的热脉冲速度记录 仪 (H e a t Pu ls e V e lo e ity R e e o r d e r ,
H PV R)
。 仪器的原理与操作已有另文报道 [’J , 本文仅讨论树干液流的时空动态变 化 与蒸腾
耗水量 。
1 试验地自然概况
试验地设在山东省沂南县沂河林场 , 地处3 5 0 3 3 ‘ N , 1 1 5 0 3 0 , E , 海拔 i lo m 。 东邻黄海
较近 , 属温带季风气候 。 年平均气温 12 . 8 ℃ , 10 ℃以上积温4 3 5 9 . 6 ℃ , 无 霜 期2 08 d , 年
均降水量 8 36 。 8 m m , 多集中在 6 ~ 8 月 。 年平均相对湿度“% , 全年日照时数 2 487 h 。试验
地土壤为河潮土 , 土层厚4 m 左右 , 质地 0 ~ 30 c m 为沙壤土 , 下层为粘土 , 根系活动层土壤
p H 7
。
o~ 了。5 , 有机质含量0 . 5了写一0 . 6 2 % , 全N o . o 3 3 % ~ 0 . 0 3 6 写 , 全 P o . o 7 5 %一o一 1 6 % ,
速效N 、 P 、 K 分别为2 0 。 0~ 2 1 。 4 、 3 . 1~ 3 . 2 、 4 3 . 3 ~ 4 8 . 1 p p m , 土壤容重 一。 7 8 9 / em s 左
右 , 地下水位4一 s m 。
试验期间有晴天也有阴天 , 气候温暖 , 清晨常有雾 , 午间有微风 。 相对湿度较高 , 大气
的水汽压差夜晚接近于零 , 白天晴天约为15 hPa 。 土壤水分较充足 , 土壤水势接近于零 。
1 9 9 3一0 3一1 7收稿。
刘奉觉副研究员, 郑世错, 巨关升 (中国林业科学研究院林 业 研 究所 北京 1。。。9 1) , E d w ar d s W . R . N ·
(新西兰园艺与食品研究所 , P r iv a te B a g 1 10 3 0 ) , 王广举 , 卢永农 (山东省沂甫县林业局 )。
* 国家自然科学羞金资助课皿 , 中国林科院科学技术发展羞金资助项目 . 今加工作 的还有山东省沂南县林业局吴衍德 、
壮佃祖和中国 科学院新皿生物土城沙澳研究所李银芳 , 进此致甘。
4 期 刘奉觉等: 杨树树千液流时空动态研究 挑右
2 试验材料与方法
1 9 9 1年 9 月 4一 6日在 2 年生和 6 年生的 I 一6 9杨 (p 即 : lu s d o lt o矛d e s B a r tr . cv . “L u X ,
。x . I一69 / 5 )人工林中 (林分株行距分别为 3 m x 6 m 与 2 m x 6 m ) , 按平均树高与胸径各
选一株 , 2 年生单株的树高6 。71 nl , 胸径8 。 2 c m , 树冠叶面积 2 4 . 4 3 澎 , 叶数 1 5 89 个, 6
年生单株树高1 9 . 95 m , 胸径 1 8 . 20 c m , 树冠叶面积6 7 。6 o m 艺, 叶数 9 69 。个 。 在选定单株的
lm 高处安装热脉冲速度记录仪 , 同时记录气
象因子 。 在树干竖向钻出Zm m 直径的小孔 3
个 , 上 孔与中孔相距 10 m m , 中下 孔距 为
s m m
, 中孔安装热脉冲发生器 (热 源 ) , 每
隔 20 m in 发出一次。. 8 5 的热脉冲 , 上 下 孔
各安一个热敏探头 , 并与电桥相连接(电桥线
路在仪器中) 。两探头温度相等时 , 热电压差
为零 , 电桥平衡 ; 热脉冲加热局部上升液流 ,
使两探头产生温度差 , 根据温差动态分析 ,
当加热的树液到达两探头中点时 , 两探头温
度相等 , 电桥再次平衡 , 测定电桥 “平衡一失
衡一平衡 ”所需的时间 , 计算树液向上移动的
速度 。每隔20 m in 仪器自动记录一次。测定的
技术参数见表 1 , 详细的原理方法见前文【4 J 。
表 1 2 年生与 6 年生 I 一69 杨树的热
脉冲洲定今橄
2 年生 6 年生
侧定开始时 间
侧定结束时间
热脉 冲长度(s )
取样间隔时间〔m in )
全程取样组致
木质部直径 (c m )
心材直径(c m )
枪导 断面积 (c m , )
掖质体积 比率
木质体积 比率
1 9 9 1
一
0 9
一
0 3
,
1 7 : 3 1 1 9 91
一
0 9
一
0 7
,
1 6 : 30
1 99 1
一
0 9
一
0 7
,
8 : 3 0 1 9公1 一 09 一1 0 一 8 : 3 0
0
.
8 0
.
8
2 0
2 6 2
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.
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.
4 9 2 7
.
2 2 9 5
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.
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行‘3snŽ自U1口名
,口
探头深度 ( m m )
2 6
3
。
1
试验结果与分析 —树千液流在时间上的变异从图 1 看出 , 树干液流平均流速表现出明显的昼夜节律变化: 夜间几乎无 上 升液流 ,叭 。、、又 一八。了 . , : , \ ~ 了 , _ , 尸、创 _ _ _8 1 2 1 6 2 0 2 4 4 8 1 2 1 6 2 0 2 41 9 9 1一0 9一0 5 (晴 ) 19 9 1一。几二qp(阴 ) 2 年生”!,.卜rtl.|卜;|lerL.leses卜20的40阴1宝\石己侧瑞亥仆华寡
)
8 1 2 1 6 2 0 24
19 9 1一 0 9一0 4 (阴 )
4 8 12 1 6 2 0 2 4
1 9 9 1一0 9一 0 5 (晴 )
时 {bl( 时 )
1
一
6 9杨材千滚流平均流速
只 1 2 16 2 0 2 4
1 9 9 1一 0 9一0 6 (晴 )
3功 林 业 科 学 研 究 6 卷
8 : 0 0液流开始启动 , 9 : 0 ~ 1 0 : 0 流速急剧增大 , 1 2 : 0 左右进入高值 , 1 6 : 0 前后开始下降 ,
1 8 : 0 0急剧下跌 , 2 0 : 0 0以后平稳下降 , 直至翌 日晨2 : 0 0 ~ 4 : 0 0降至最低值 (贴近于零) , 8 : 0 0
又开始了另一轮的周期性变化 。 流速变化曲线呈较宽的峰状形式 。 晴天与阴天的变化节律相
似 , 后者的数值较低 , 雨天的情况没有遇到。 据 K ni g ht 等[0] 报道 , 雨天树冠蒸腾值 几乎为
零 。 本次测定的 2 年生树干午间的树液流速 , 晴天为 60 ~ 85 c m / h , 阴天为 30 ~ 50 c m / h ,
6 年生树相应值为 80 ~ 1 1 0 c m / h 与50 ~ 70 c m / h 。 大树的流速高于小树 , 两者均受天气状况
的制约。 这些结果与 E d w ar d s[ 6〕的结论一致 。
3
.
2 树千液流在空间上的变异
图 2 表 明 , 夜间树干 整体几乎没有上升液流 , 径向各位点流速接近于零 , 位点之间差异
不大 , 从 8 , 0 左右液流启动开始 , 各位点流速的差异逐渐增大 , 1 2 , 0 左右各处流速都 达到
较稳定的高值 , 位点间差异也最大 , 直到16 , 0 左右 , 各位点流速同步下降 , 位点 间 差异缩
小 , 至夜间又趋于一致 。 这种日间流速径向位置效应 , 表现为外层流速高于内层 , 由外向内
逐渐递减 。 因气象因素影响形成的曲线波动 , 各位点均十分同步 。在晴天午间流速高值时期 ,
6 年生树干形成层 以内 5 、 1 0 、 2 0 、 4 0 m m 深处的流速分 别 为 1 8 0~ 2 8 0 、 1 0 0 ~ 1 4 0 、 5 0 ~
6 0
、
2 0 ~ 3 0
一
e m / h
, 2 年生树 5 、 8 、 1 4 、 2 6 m m 处分别为 1 2 0 、 4 0 、 3 6 、 1 0 e m / h 左 右 。
从图 3 看出 , 在液流启动阶段 , 径向1 0 m m 深处流速最高 (1 9 9 1一0 9一 0 9 ) , 从 9 : 3 0 ~ 1 1 . 3 0均
心年生
盈U八甘乃石J协,UZ
8 1 2 1 6 2 0 2 4
x9 9 1一 0 9一0 8 (日青)
. 1才 一 ’ ‘ 户 , 、浮
8 1 2 1 6 2 0
1 9 9 1一 Ug一 0 9 (阴 )
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1 9 9 1一 0 9 一 0 5 (晴 )
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8 1 2 1石 2 0 2 4
1 9 9 1一 0 9一 0 6 (日两)
图 2 工一 6 9杨树干径向不同位点液流的速度
(曲线上的数位为树干形成层 向内至各位点 的深度 , 单位m m )
4 期 一一一一竺鲤色塑塑王竺笆胜空乡态研究 。。
. — . 一一 ~——一 .一一—- 一 一一——是如此 , 13 : 30 最大流速才转移到 5 扭m 处
速的下降 , 1 0 m m 处于2 0 : 3 0出现峰值 ,
3
。
3 千部树液流量与燕腾耗水量
。 傍晚液流停止阶段 (19 1一09 一08 ) , 随着整体流
此状况一直维持到液流停止 。
图 4 为 6 年生 I 一69 杨树干断面流量与累计液流量 ( 2
通过树干断面的液流量与流速一样 , 年生与此相似
, 从略) , 可以看出 ,
护 , ~ . 2 一 州 “ 二 纽。 尹 ‘尹 、 口 一 以 甘 沪仁匕
流量开始增大 , 1 2 : 0 0左右达到高值 , 维持3一 s h , 1 5 : 0 0~ 17 : 0 0流量开始下降 , 2 1 . 0 0左右
降至最低值 。 日间高值流量波动水平与当日气象因子变化十分一致 (气象变化图略 ) 。 2 年生
树午间液流量 : 阴天为 3 L /h , 晴天为5一6 L / h ; 6 年生树相应值为20 L/ h 与3 5 L / h 。 累计
液流量 即树冠 日蒸腾耗水量 , 2 年生树为13 。 6 ~ 2 。 S L , 6 年生树为89 。 2一 15 2. 6 L 。
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形成层以 下深度 (二二 )
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召八\日侧教摇奖
时 lbJ (时)
图 3 6 年生 工一6 9杨树于液 流启动与停止 时
间不同位点的流速
图 4 1 一 6 9杨树干断面 流量与累计液流
最( ‘年生 )
4 讨 论
用热脉冲法测定的耗水量与快速称样法测值的比较 :
样法测定过 2 年生 工一69 杨的蒸腾耗水量 , 择取相同月份资料进行比较 (表从略) 。 由于供 水
水平不同 , 单位叶面积的小时耗水量变动在 34 . 32 ~ 9 5 . 39 9 / m Z . h 之间 , 各处理的 平均 值
为68 . 76 土2 2 . 4 0 9 /m “
·
h ; 19 1年 9 月 5 ~ 6 日用热脉冲法在沂南县测定的同 龄同树种的蒸
腾耗水量为6 0 . 2~ 7 1 . 5 9 / m 么· h , 平均值为6 5 . 8 5 士8 。0 9 / m Z ·h 。 两者平均值相 比 , 相对误
差为4 。 2 % 。 苔县与沂南县相距约30 k m , 气候基本相同, 两处同龄树在 8 、 9 月的测值如此
相近 , 说明用快速称样法估算蒸腾耗水量的可靠性。关于各种测定方法的比较 , 将有另文报道 。
参 考 文 献
刘奉觉 , 郑世借 , 减道群 . 杨树人工幼林的蒸腾变异与蒸腾耗水量估算方法的研究 .
辑(. 3 5 ~ 4 4 .
林业科学 , 1 98 7 , 2 3(营林 专
372 林 业 科 学 研 究 启卷
刘奉觉 , 郑世楷 , 减 道群 . 田间供水与杨 树生长关系的研究 1 . 供水处理 对杨树生长 、 树体结构和叶皿 的 形 晌 .
林 业科学研究, x g sa , 1 (2 ) : 1 5 3 ~ 1 6 1 .
刘奉 觉 , 郑 世错 , 减道群 . 田间供水与杨树生长关 系的研究 n . 田 间供水 、 蒸礴耗水与材积产 址的关系及林木孺
水盈的估算 . 林业 科学研 究 , 1 9 8 8 , i (3 ) : 2 5 2 ~ 2 5 8 .
刘奉觉 , 郑世借 , 巨关升 , 等 . 用热脉冲速皮 记录仪 (H P V I灼 测定材干液流 . 植物生理学 通 讯 , 1 9 9 3 , 2 9 (2 ) :
1 1 0 ~ 1 1 5
.
K n ig h t D 11
,
Fa h e y T J
,
R u n n in g S 叭产, e t a l. T r a n s p ir a t io n fr o m 一00 一y r 一 o ld Io d g e p o le p in e
fo r e st s e s tim a t e d w it h w 】l o le 一 tr e e p o t o m e te r s . E e o lo g y , 1 5. 1 , ‘2 (3 ) : 7一7 ~ 7 2 6 .
E d w a r d s W R N
,
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.
T r a n s Pir a t io n fr o m a k iw ifru i t v io e a s e st im a tio n b y t he
h e a t P u ls e te e h n iq u e a n d t he P e n m 昆 n 一M o n te i th e q u a t io n
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